Датчик акселерометр — это датчик, измеряющий линейное ускорение.
Описание с точки зрения физики
Ускорение — это скорость с которой изменяется скорость с ходом времени. Представим, что за 10 секунд скорость мотоциклиста увеличилась с 60 на 70 км/ч относительно проезжей части, по которой он двигается, тогда ускорение мотоциклиста составит в среднем 1 км/ч в секунду. Если потом скорость мотоциклиста уменьшится до 60 км/ч в течение еще 10 секунд, то его замедление тоже составляет 1 км/ч в одну секунду. В этом случае замедление мотоциклиста тоже считается ускорением только отрицательным.
Ускорение легко ощутить когда транспортное средство набирает скорость, тогда вас прижимает к спинке кресла. Знаменитый физик Эйнштейн предложил принцип эквивалентности, согласно которому, силы которые возникли при ускорение, такие же как гравитационные силы.
Вследствие этого датчик, измеряющий ускорение, способен также определять силу притяжения. Таким датчиком и является акселерометр.
Его выходной сигнал может быть выражен по отношению к величине ускорения свободного падения на поверхности Земли (в англоязычных источниках употребляется термин gravity — «сила притяжения»). Эту величину обозначают буквой g (и ее не следует путать с английским обозначением G, которое применяется для выражения напряженности магнитного поля в гауссах).
Принцип работы акселерометра
Принцип работы акселерометра рассмотрим на примере механического акселерометра.
Он состоит из пружины, которая крепится к корпусу, грузика определенной массы и демпфера. Грузик прикрепляется с одной стороны к пружине. Демпфер предназначен для гашения вибрация грузика. Во время ускорения грузик перемещается по корпусу с измеряемым ускорением. Эту величину перемещения измеряют оптическим или емкостным способом.
Если три акселерометра установить ортогонально (под углами 90° друг к другу), то с помощью их показаний можно определить:
- направление, в котором ускоряется движущийся объект;
- пребывает ли объект в свободном падении;
- какой стороной вверх он удерживается в стационарном положении;
- силу удара при столкновении одного движущегося объекта с другим.
Акселерометр в телефоне
Акселерометр в телефоне это устройство, которое отвечает за подсчет шагов, а так же за поворот экрана, когда переворачивается корпус. С развитием функционала телефонов, акселерометр стал применяется так же для распознавания различных жестов.
Акселерометр в часах и фитнес браслетах
Акселерометр в часах и фитнес браслетах это устройство, которое используется для подсчета шагов, так же для отслеживания движения руки, что бы задействовать функцию включения или отключения подсветки экрана.
Обозначение на принципиальных электрических схемах
Акселерометр на электрических схемах обозначается как прямоугольник, на котором отмечены его контакты с аббревиатурами назначений этих контактов, также как и другие микросхемы. На рисунке 2 отображена электрическая схема с аналоговым трехосным акселерометром ADXL335.
Акселерометр и гироскоп
Акселерометр плохо измеряет угол поворота в пространстве, что выражается в ложном срабатывании при подсчете шагов, а так же при определении углов поворота устройства. Что бы этого избежать вместе с акселерометром используют гироскоп. О принципе действия и применению гироскопа поговорим в следующих статьях.
